第一章 基尔霍夫定律及电路元件

第一章基尔霍夫定律及电路元件1.1电压源和电流源1.2电流和电压的参考方向1.3基尔霍夫定律第一章基尔霍夫定律及电路元件电压源和电流源一、电压源1、特点（1）电压u(t)的函数是固定的，不会因它所联接的外电路的不同而改变。（2）电流则随与它联接的外电路的不同而不同。2、图形符号+-SuSU只用来表示直流Ot)(tust)(tusO既可以表示直流也可以表示交流第一章基尔霍夫定律及电路元件+-Su+-suui=0+-suui+-Su外电路3、电压源的不同状态空载有载4、特殊情况0su电压为零的电压源相当于短路。第一章基尔霍夫定律及电路元件伏安特性电压源模型oIREUIUEUIRO+-ERo越大斜率越大第一章基尔霍夫定律及电路元件理想电压源（恒压源）:RO=0时的电压源.特点：(1）输出电压不变，其值恒等于电动势。即UabE；（2）电源中的电流由外电路决定。IE+_abUab伏安特性IUabE第一章基尔霍夫定律及电路元件恒压源中的电流由外电路决定设:E=10VIE+_abUab2R1当R1R2同时接入时：I=10AR22例当R1接入时：I=5A则：第一章基尔霍夫定律及电路元件REI恒压源特性中不变的是：_____________E恒压源特性中变化的是：_____________I_________________会引起I的变化。外电路的改变I的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向+_I恒压源特性小结EUababR第一章基尔霍夫定律及电路元件1、特点（1）电流i(t)的函数是固定的，不会因它所联接的外电路的不同而改变。（2）电压则随与它所联接的外电路的不同而不同。2、图形符号si二、电流源第一章基尔霍夫定律及电路元件si+-u=0i外电路sii短路有载4、特殊情况0si电流为零的电流源相当于开路。+-u3、电流源的不同状态第一章基尔霍夫定律及电路元件标准电流源ISROabUabIoabSRUIIIsUabI外特性电流源模型RORO越大特性越陡第一章基尔霍夫定律及电路元件理想电流源（恒流源):RO=时的电流源.特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS；abIUabIsIUabIS伏安特性（2）输出电压由外电路决定。第一章基尔霍夫定律及电路元件恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1AR=10时，U=10VR=1时，U=1V则:例第一章基尔霍夫定律及电路元件恒流源特性小结恒流源特性中不变的是：_____________Is恒流源特性中变化的是：_____________Uab_________________会引起Uab的变化。外电路的改变Uab的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向RIUsababIUabIsR第一章基尔霍夫定律及电路元件恒流源举例IcIbUcebcII当Ib确定后，Ic就基本确定了。在IC基本恒定的范围内，Ic可视为恒流源(电路元件的抽象)。cebIb+-E+-晶体三极管UceIc第一章基尔霍夫定律及电路元件电压源中的电流如何决定？电流源两端的电压等于多少？例IER_+abUab=?Is原则：Is不能变，E不能变。EIRUab电压源中的电流I=IS恒流源两端的电压第一章基尔霍夫定律及电路元件恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不变量变化量E+_abIUabUab=E（常数）Uab的大小、方向均为恒定，外电路负载对Uab无影响。IabUabIsI=Is（常数）I的大小、方向均为恒定，外电路负载对I无影响。输出电流I可变-----I的大小、方向均由外电路决定端电压Uab可变-----Uab的大小、方向均由外电路决定第一章基尔霍夫定律及电路元件受控电源一、电源的分类电源独立电源受控源电压源的电压和电流源的电流,不受外电路的影响。作为电源或输入信号时，在电路中起“激励”作用。受控电压源的电压和受控电流源的电流不是给定的时间函数，而是受电路中某部分的电流或电压控制的。又称为非独立电源。第一章基尔霍夫定律及电路元件二、以晶体管为例BECBiCiBCii三、受控源的类型１、电压控制电压源(VCVS)1u1u2、电压控制电流源(VCCS)1gu1u第一章基尔霍夫定律及电路元件3、电流控制电压源(CCVS)1i1i1ri4、电流控制电流源（CCCS）1iBECBiCiBiCiR1R2BCii11RUiB22RiUC等效电路模型第一章基尔霍夫定律及电路元件受控源分类U11UE压控电压源+-1UE+-E压控电流源U112UgII212UgI流控电流源12III2I112III1+-1IrE流控电压源1IrE+-E第一章基尔霍夫定律及电路元件任意指定一个方向作为电流的方向。把电流看成代数量。若电流的参考方向与它的实际方向一致，则电流为正值；若电流的参考方向与它的实际方向相反，则电流为负值。2、参考方向：1、实际方向：正电荷运动的方向。一、电流1.2电流和电压的参考方向第一章基尔霍夫定律及电路元件3、电流参考方向的表示方法ABiABi箭头或双下标第一章基尔霍夫定律及电路元件二、电压1、实际方向：高电位指向低电位的方向。2、参考方向：任意选定一个方向作为电压的方向。当电压的参考方向和它的实际方向一致时，电压为正值；反之，当电压的参考方向和它的实际方向相反时，电压为负值。第一章基尔霍夫定律及电路元件正负号u_+ABUAB（高电位在前，低电位在后）双下标箭头uAB3、电压参考方向的表示方法：UAB=ФA-ФB第一章基尔霍夫定律及电路元件电流的参考方向与电压的参考方向一致，则把电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向;否则为非关联参考方向。元件i+_u三、关联参考方向第一章基尔霍夫定律及电路元件1、“实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”是人们在进行电路分析计算时，任意假设的。2、在以后的解题过程中，注意一定要先假定“正方向”(即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的。注意第一章基尔霍夫定律及电路元件1.3基尔霍夫定律用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系，其中包括基氏电流和基氏电压两个定律。名词注释结点(node)：三个或三个以上支路的联结点支路(branch)：电路中每一个分支回路(loop)：电路中任一闭合路径第一章基尔霍夫定律及电路元件支路数b=5结点数n=3回路数l=6R1R2R3R4R5+_+_uS1uS2第一章基尔霍夫定律及电路元件1、内容：在集总电路中，任何时刻，对任一结点，所有与之相连支路电流的代数和恒等于零。2、公式：0i3、说明：规定流入结点的电流前面取“+”号，流出结点的电流前面取“-”号。电流是流出结点还是流入结点按电流的参考方向来判断。一、基尔霍夫电流定律（KCL）第一章基尔霍夫定律及电路元件R1R2R3R4R5+_+_uS1uS21i2i3i5i4i对结点a：1i2i3i=0++-321iii任何时刻，流入任一结点的支路电流必等于流出该结点的支路电流对结点b：3i4i5i=0++-第一章基尔霍夫定律及电路元件I4=?+-10V3Ω3Ω5Ω-3A4AI4ABCI1I2I3I5对结点B321IIIAI25101A5)3(2对结点C354III543IIIA154213III第一章基尔霍夫定律及电路元件KCL对包围几个结点的闭合面也适用。基尔霍夫电流定律是电荷守恒的体现。4、推广形式5241IIII1524IIII=-3+4-2=-1A+-10V3Ω3Ω5Ω-3A4AI4ABCI1I2I3I5第一章基尔霍夫定律及电路元件1、内容：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，回路中各段电压的代数和恒等于零。2、公式：0u3、说明：先任意指定一个回路的绕行方向，凡支路电压的参考方向与回路的绕行方向一致者，该电压前面取“+”号，支路电压的参考方向与回路的绕行方向相反者，该电压前面取“-”号。二、基尔霍夫电压定律（KVL）第一章基尔霍夫定律及电路元件R1R2R3R4R5+_+_uS1uS2+-2u4u+-12+-5u对回路12u1su=0++-对回路22u+-4u+--=01112suRiu4332uRiu基尔霍夫电压定律实质上是电压与路径无关这一性质的反映。1i3ii1R1i3R3第一章基尔霍夫定律及电路元件可应用于回路的部分电路。3Ω3Ω5Ω-3A4AI4ABC+-ACuBAuACuBCu=0+_+BCBAACuuu=-(-10）+15=25VVuBC15534、推广形式：uAC=?第一章基尔霍夫定律及电路元件+-10VI335IA由前面的计算结果知：KCL规定了电路中任一结点处电流必须服从的约束关系，KVL则规定了电路中任一回路内电压必须服从的约束关系。这两个定律仅与元件的相互联接有关，而与元件的性质无关。3Ω+-10V3Ω5Ω-3A4AI4ABCI1I2I3I5321III三、基尔霍夫定律的性质第一章基尔霍夫定律及电路元件1u3u2u14i2i1i231,1iuAi和电流求电压Viu22113u1u7V-+=-2+7=5V3124uiu=1V222ui=-0.5A受控电流源受控电压源第一章基尔霍夫定律及电路元件